1 TEMA 6 PROGRAMACION DE LOS PROCESADORES

TEMA 6
PROGRAMACION DE LOS
PROCESADORES DIGITALES DE
SEÑAL ADSP-2106x
CURSO 2010/2011
TEMA 6
1.
Herramientas de programación de los Procesadores ADSP-2106x SHARC
1.1. Entorno de Programación VisualDSP++
1.2. Programa Ensamblador easm21k
2.
Programación Elemental
2.1. Código Fuente (.asm)
2.2. Directivas del Programa Ensamblador
3.
Modos de Direccionamiento:
3.1. Modo de Direccionamiento Inmediato
3.2. Modo de Direccionamiento Directo
3.3. Modo de Direccionamiento Indirecto a Registro
4.
Juego de Instrucciones
1
PROGRAMACION ELEMENTAL
¾
El programa ensamblador de la familia de procesadores ADSP21xxx
“easm21k.exe” se puede ejecutar desde:
9 La línea de comandos del sistema operativo.
9 El entorno integrado de desarrollo VisualDSP++
¾
El programa ensamblador procesa ficheros fuente (.asm), ficheros de datos
(.dat) y ficheros cabecera (.h) y genera ficheros objeto (.doj).
¾
El modo de operación del ensamblador depende de dos tipos de controles:
9 Directivas del ensamblador
9 Opciones del ensamblador
PROGRAMACION ELEMENTAL
¾
Las directivas están codificadas junto con el programa fuente y nos
permiten:
9 Definir variables en el programa
9 Configurar características del hardware
9 Definir secciones en el programa que serán ubicadas en la memoria del
DSP
¾
Las opciones del ensamblador se especifican en la línea de comandos desde
el sistema operativo o en el cuadro de diálogo “Proyect Options” dentro del
VisualDSP++. Estas opciones permiten al programador controlar en qué
modo el ensamblador procesa los programas. Estas opciones nos permiten:
9 Seleccionar rutas de búsqueda
9 Seleccionar los nombres de los ficheros de salida
2
PROGRAMACION ELEMENTAL
¾
Antes
de
ensamblar
el
preprocesador procesa el código
ensamblador
(.asm)
y
los
ficheros de datos (.dat).
¾
El fichero de código fuente suele
contener también comandos del
preprocesador como #include
que hace que el preprocesador
incluya ficheros cabecera en el
programa fuente.
¾
El preprocesador genera como
salida un fichero intermedio (.is),
que es realmente la entrada del
programa ensamblador.
CODIGO FUENTE (.ASM)
¾
Las sentencias del fichero de código fuente en ensamblador están formadas
por:
9 Instrucciones del juego de instrucciones de los DSPs
9 Directivas del programa ensamblador
9 Comandos del preprocesador
¾
Las instrucciones de los DSPs son traducidas a código máquina, mientras
que las directivas y comandos modifican el proceso de ensamblado.
INSTRUCCIONES
¾
Cada instrucción comienza con un nemónico y termina con ”;” .
¾
Para marcar la dirección de una instrucción se pueden colocar etiquetas al
comienzo de la línea de instrucción o en la línea precedente, terminando el
nombre de la etiqueta con “:”.
3
CODIGO FUENTE (.ASM)
¾
Podemos hacer referencia a esta posición de memoria en el programa
utilizando la etiqueta en lugar de su dirección absoluta correspondiente:
inicio: R0 = fuente;
bucle:
DM(I0, M6) = F8;
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
¾
Las directivas del ensamblador empiezan con “.” y terminan con “;”. El punto
debe ser el primer carácter de la línea que contiene la directiva.
¾
El programa ensamblador no diferencia las directivas escritas en mayúsculas
o en minúsculas, aunque normalmente se suelen escribir en mayúsculas
para distinguirlas del resto de sentencias del ensamblador:
.PRECISION = 40;
.ROUND_ZERO;
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
4
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.EXTERN
¾
La directiva .EXTERN importa símbolos que han sido declarados como
.GLOBAL en otros ficheros.
Sintáxis:
.EXTERN symbolName, symbolName,…..;
donde symbolName es el nombre del símbolo global que se va a importar.
Ejemplo:
.EXTERN coeficientes;
//
//
//
//
Declara la variable coeficientes como
externa, suponiendo que ha sido
declarada en otro fichero como
.GLOBAL
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.GLOBAL
¾
La directiva .GLOBAL cambia el alcance de un símbolo de local a global,
permitiendo que dicho símbolo pueda referenciarse en otros ficheros que
vayan a ser linkados juntos.
Sintáxis:
.GLOBAL symbolName1 [, symbolName2,….];
donde symbolName es el nombre del símbolo global.
Ejemplo:
.VAR coeficientes[10];
// Declara un buffer
.VAR etapas = 100;
// Declara una variable
.GLOBAL coeficientes, etapas; // Variables visibles en otros ficheros
5
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
6
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.PORT
¾
La directiva .PORT asigna nombre simbólico a los puertos de Entrada/Salida.
Los nombres simbólicos de los puertos son símbolos globales y se
corresponden con los puertos de Entrada/Salida mapeados en memoria y
definidos en el Fichero de Descripción de la Arquitectura de Memoria (.LDF).
Sintáxis:
.PORT portName;
donde portName es el nombre del puerto.
Ejemplo:
.PORT p1;
// Declara el puerto de E/S p1
.PORT p2;
// Declara el puerto de E/S p2
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.PRECISION
¾
La directiva .PRECISION controla como el programa ensamblador interpreta
los datos en coma flotante, tanto en la declaración de constantes como en la
inicialización de variables.
Sintáxis:
.PRECISION [=] 32;
.PRECISION [=] 40;
donde los valores 32 ó 40 especifican el número de bits significativos de los datos
en coma flotante. El signo igual [=] es opcional.
Ejemplo:
.PRECISION = 32;
// Selecciona precisión simple, estándar IEEE
.PRECISION
// Selecciona precisión extendida de 40 bits
40;
7
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.ROUND_mode
¾
La directiva .ROUND_ controla como el programa ensamblador interpreta los
datos en coma flotante una vez definida la precisión (.PRECISION). La
directiva .ROUND_ determina como el programa ensamblador manipula los
datos en coma flotante, tanto en la declaración de constantes como en la
inicialización de variables
Sintáxis:
.ROUND_mode;
donde mode especifica el modo de redondeo usado para almacenar un valor en
el formato especificado. Estos modos están definidos en el estándar IEEE:
.ROUND_NEAREST;
// Redondeo al más próximo
.ROUND_PLUS;
// Redondeo al mayor más próximo
.ROUND_MINUS;
// Redondeo al menor más próximo
.ROUND_ZERO;
// Redondeo a cero (truncar)
8
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.SECTION
¾
La directiva .SECTION marca el comienzo de una sección de memoria de
programa o de una sección de memoria de datos que consiste en un
conjunto de posiciones contiguas de memoria. Las sentencias dispuestas
entre una directiva .SECTION y la siguiente directiva .SECTION o el final del
fichero especifican el contenido de esa sección.
Sintáxis:
.SECTION / type sectionName;
donde / type especifica el tipo de memoria y sectionName el nombre de la
sección. Los nombres usados para las secciones se deben corresponder con
los definidos en el fichero de Definición de la Arquitectura de Memoria (.LDF).
Ejemplo:
.SECTION /DM seg_dmda; // Define sección en memoria de datos
.SECTION /PM seg_pmco; // Define sección en memoria de programa
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
9
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.VAR
¾
La directiva .VAR declara y opcionalmente inicializa variables y buffers de
datos (una variable ocupa una única posición de memoria y un buffer de
datos ocupa una serie de posiciones consecutivas de memoria).
Sintáxis:
.VAR varName1 [, varName2, …];
.VAR varName1, varName2, … = initExpression1, initExpression2, …;
.VAR bufferName[ ] = initExpression1, initExpression2, …;
.VAR bufferName[ ] = “fileName.dat”;
.VAR bufferName[ length ] = “fileName.dat”;
.VAR bufferName1[ length ] [, bufferName2 [ length ] , …];
.VAR bufferName[ length ] = initExpression1, initExpression2, …;
DIRECTIVAS DEL ENSAMBLADOR
.VAR
Ejemplo:
. VAR muestras[ ] = 10, 11, 12, 13, 14; // Buffer inicializado
. VAR muestras[ ] = “ onda.dat”;
// Buffer inicializado desde fichero
. VAR muestras[ 100 ] = “onda.dat”;
. VAR entrada, salida, etapas;
// Variables no inicializadas
. VAR etapas = 100;
// Variable inicializada
.VAR temporal = 0x157001;
También se pueden definir variables ASCII:
Ejemplo:
.VAR texto[ 12 ] = ‘Hola Mundo!‘ , 0;
.VAR texto[ ] = ‘Hola Mundo!‘ , 0;
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CODIGO FUENTE (.ASM)
COMANDOS DEL PREPROCESADOR
¾
Los comandos del preprocesador comienzan con “#” y terminan con un
retorno de carro. El signo “#” debe ser el primer carácter de la línea que
contiene el comando.
¾
Al contrario que las otras sentencias del ensamblador, los comandos del
preprocesador deben escribirse en minúsculas:
#include “def21061.h”
/* Incluye el contenido de un fichero */
#define PI 3.14159
/* Define una macro */
CODIGO FUENTE (.ASM)
FORMATOS NUMERICOS
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CODIGO FUENTE (.ASM)
COMMENTARIOS
CODIGO FUENTE (.ASM)
Ejemplo:
#include “def21061.h”
/* Incluye el contenido de un fichero */
.PRECISION = 32;
/* Define la precisión */
.ROUND_NEAREST;
/* Define el modo de redondeo*/
.SECTION / DM seg_dmda;
/* Sección de datos */
.VAR muestras[ n ];
.SECTION / PM seg_pmco;
/* Sección de código */
B5 = muestras;
L5 = length (muestras);
M6 = 1;
LCNTR = length (muestras), DO bucle UNTIL LCE;
F0 = DM (I5, M6);
Bucle:
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FICHERO
.LDF
MEMORY
{
// the following memory regions are reserved by the ADSP 21061 EZ-KIT Lite montior
// do not use memory in these regions
// seg_newrth
{ TYPE(PM RAM) START(0x00021974) END(0x00021992) WIDTH(48) }
// seg_rsvd_rth
{ TYPE(PM RAM) START(0x00021993) END(0x00021a12) WIDTH(48) }
// seg_post
{ TYPE(PM RAM) START(0x00021a13) END(0x00021a52) WIDTH(48) }
// seg_jmp
{ TYPE(PM RAM) START(0x00021a53) END(0x00021a59) WIDTH(48) }
// seg_rsvd_pmco { TYPE(PM RAM) START(0x00021a5a) END(0x00021da0) WIDTH(48) }
// seg_rsvd_pmda { TYPE(PM RAM) START(0x00021da1) END(0x00021fff) WIDTH(48) }
// seg_rsvd_dmda { TYPE(DM RAM) START(0x00027ffd) END(0x00027fff) WIDTH(32) }
seg_rth { TYPE(PM RAM) START(0x00020000) END(0x0002008e) WIDTH(48) }
seg_init { TYPE(PM RAM) START(0x00020100) END(0x00020108) WIDTH(48) }
seg_pmco { TYPE(PM RAM) START(0x00020110) END(0x00020800) WIDTH(48) }
seg_pmda { TYPE(PM RAM) START(0x00025000) END(0x000254ff) WIDTH(32) }
#ifdef __cplusplus
seg_ctdm { TYPE(DM RAM) START(0x00024000) END(0x000240ff) WIDTH(32) }
seg_ctdmend { TYPE(DM RAM) START(0x00024100) END(0x000241ff) WIDTH(32) }
seg_dmda { TYPE(DM RAM) START(0x00024200) END(0x00025fff) WIDTH(32) }
#else
seg_dmda { TYPE(DM RAM) START(0x00024000) END(0x00024fff) WIDTH(32) }
#endif
seg_heap { TYPE(DM RAM) START(0x00026000) END(0x00026fff) WIDTH(32) }
seg_stak { TYPE(DM RAM) START(0x00027000) END(0x00027ffc) WIDTH(32) }
}
FICHERO
#include "def21061.h"
#define N 64
.ASM
/* Memory Mapped IOP register definitions */
/* Constant for number of points in input */
.PRECISION=32;
.ROUND_NEAREST;
.SECTION/DM
seg_dmda;
/* Declare variables in data memory */
.VAR input[N]= "test64.dat";
.VAR real[N];
.VAR imag[N];
.SECTION/PM
seg_pmda;
.VAR sine[N]= "sin64.dat";
/* Declare variables in program memory */
/* Cosine is derived using a shifted */
/* pointer to this circular buffer.*/
.SECTION/PM
seg_rth;
/* The reset vector resides in this space */
nop; nop; nop; nop;
NOP;
USTAT2= 0x108421; /* 1st instr. to be executed after reset */
DM(WAIT)=USTAT2; /* Set external memory waitstates to 0 */
JUMP start;
.SECTION/PM
seg_pmco;
/* Example setup for DFT routine */
start: M1=1;
M9=1;
B0=input;
L0=LENGTH(input);
/* Input buffer is circular */}
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MODOS DE DIRECCIONAMIENTO
¾
En las instrucciones básicamente hay tres modos de direccionamiento:
9 Modo Inmediato: el operando está contenido en la palabra de instrucción:
F10 = 0.1234567;
DM(I0, M0) = 0xffff1234;
9 Modo Directo: la dirección del operando está contenida en la palabra de
instrucción:
9 Modo Absoluto: la instrucción contiene la dirección absoluta de
memoria:
DM(0x000015F0) = ASTAT;
IF NE JUMP etiqueta;
9 Modo Relativo al PC: se especifica en la instrucción un desplazamiento
respecto al registro PC:
CALL (PC,10), R0 = R6 + R3;
DO (PC, longitud) UNTIL SZ;
MODOS DE DIRECCIONAMIENTO
9 Modo Indirecto a Registro: (usando los registros de los DAGs)
9 Modo Posmodificado con el registro M y actualización de I:
F5 =PM(I9, M12);
DM(I0, M3) = R3, R1 = PM(I15, M10);
9 Modo Premodificado con el registro M y sin actualización de I:
R1 = PM(M10, I15);
JUMP (M13, I11);
9 Modo Posmodificado con un valor inmediato y actualización de I:
F15 = DM(I0, 6);
IF AV R1 = PM(I15, 0x11);
9 Modo Premodificado con un valor inmediato y sin actualización de I:
IF AV R1 = PM(0x11, I15);
DM(127, I5) = 0x01234567;
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JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Las instrucciones del juego de instrucciones se agrupan en 4 categorias:
I.
Instrucciones de Cálculo y Movimiento o Modificación de Datos: realizan una
operación de cálculo en paralelo con uno o dos movimientos de datos o una
modificación de un registro índice.
II. Instrucciones de Control del Flujo del Programa: realizan varios tipos de
saltos, llamadas a subrutinas, retornos de subrutinas y bucles. Algunas de
estas istrucciones pueden también realizar una operación de cálculo y/o un
movimiento de datos.
III. Instrucciones de Movimiento de Datos Inmediatos: son instrucciones que
utilizan los campos inmediatos de la instrucción como operandos o utilizan
los campos inmediatos de la instrucción para el direccionamiento.
IV. Instrucciones Varias: como modificación o comprobación de bits de los
registros del sistema, NOP, IDLE, etc…
¾
Algunas instrucciones pueden ser condicionales. En estas instrucciones el
nemónico está precedido por IF + condición. En las instrucciones condicionales la
ejecución de la instrucción completa depende de la condición especificada.
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo I: Cálculo y Movimiento de Datos
1. Transferencias en paralelo entre memoria de datos y memoria de programa
con el banco de registros, opcionalmente realizan también una operación de
cálculo:
2. Operación de Cálculo, opcionalmente una condición:
3. Transferencias de Datos entre memoria de programa o memoria de datos y
un registro universal, opcionalmente condición y también opcionalmente una
operación de cálculo:
15
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo I: Cálculo y Movimiento de Datos
4. Transferencias entre memoria de programa o memoria de datos y el banco de
registros con un modificador inmediato de 6 bits. Opcionalmente condición y
también opcionalmente una operación de cálculo:
5. Transferencias entre dos registros universales, opcionalmente condición y
opcionalmente una operación de cálculo:
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo I: Cálculo y Movimiento de Datos
6.
Instrucciones del Desplazador con un dato inmediato, opcionalmente
condición y también opcionalmente una transferencia de datos entre la
memoria de programa o de datos y el banco de registros:
7.
Modificación de registros Indice, opcionalmente condición y también
opcionalmente una operación de cálculo:
16
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo II: Control del Flujo del Programa
8. Instrucciones de Salto y Llamada a Subrutina con direccionamiento absoluto
o relativo al PC, opcionalmente condición:
9. Instrucciones de Salto y Llamada a Subrutina con direccionamiento indirecto
o relativo al PC, opcionalmente condición y también opcionalmente
operación de cálculo.
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo II: Control del Flujo del Programa
10. Instrucciones de Salto Indirecto o Relativo al PC y opcionalmente condición y
operación de cálculo con transferencia de datos entre memoria de datos y el
banco de registros:
11. Instrucciones de Retorno de Subrutina Software o Subrutina de atención a
Interrupción, opcionalmente condición y también opcionalmente operación
operación de cálculo:
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JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo II: Control del Flujo del Programa
12. Bucles de Instrucciones: carga del contador del bucle y repetir hasta que
contador igual a cero:
13. Bucles de instrucciones: repetir hasta que se cumpla una condición de
terminación:
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo III: Movimiento de Datos Inmediatos
14. Instrucciones de Transferencia entre memoria de datos o de programa y
registros universales con direccionamiento directo absoluto:
15. Instrucciones de transferencias de datos entre memoria de datos o de
programa y registros universales con direccionamiento indirecto y
modificador inmediato:
18
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo III: Movimiento de Datos Inmediatos
16. Instrucciones de escritura de un dato inmediato en memoria de datos o de
programa:
17. Instrucciones de carga de un registro universal con un dato inmediato:
¾
Grupo IV: Varias
18. Instrucciones de Manipulación de bits de Registros del Sistema:
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Grupo IV: Varias
19. Instrucciones de Modificación de los registros I con un dato inmediato con o
sin bit inverso:
20. Operaciones PUSH y POP en las Pilas de Bucles y/o Estado:
21. Otras:
19
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Notación del Juego de Instrucciones
JUEGO DE INSTRUCCIONES
¾
Condiciones y Códigos de Terminación (IF & DO UNTIL)
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JUEGO DE INSTRUCCIONES
JUEGO DE INSTRUCCIONES
21
JUEGO DE INSTRUCCIONES
JUEGO DE INSTRUCCIONES
22
JUEGO DE INSTRUCCIONES
JUEGO DE INSTRUCCIONES
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